javascript基础修炼(6)——前端路由的基本原理

【造轮子】是笔者学习和理解一些较复杂的代码结构时的常用方法，它很慢，但是效果却胜过你读十几篇相关的文章。为已知的API方法自行编写实现，遇到自己无法复现的部分再有针对性地去查资料，最后当你再去学习官方代码的时候，就会明白这样做的价值，总有一天，你也将有能力写出大师级的代码。

一. 前端路由

现代前端开发中最流行的页面模型，莫过于SPA单页应用架构。单页面应用指的是应用只有一个主页面，通过动态替换DOM内容并同步修改url地址，来模拟多页应用的效果，切换页面的功能直接由前台脚本来完成，而不是由后端渲染完毕后前端只负责显示。前端三驾马车Angular,Vue,React均基于此模型来运行的。SPA能够以模拟多页面应用的效果，归功于其前端路由机制。

前端路由，顾名思义就是一个前端不同页面的状态管理器,可以不向后台发送请求而直接通过前端技术实现多个页面的效果。angularjs中的ui-router,vue中的vue-router,以及react的react-router均是对这种功能的具体实现。

既然前端路由这么牛逼，那必须的好好研究一下。

二. 两种实现方式及其原理

常见的路由插件中两种方式都是支持且可以切换的，例如angularjs1.x中就可以通过以下代码从Hash模式切换到H5模式：

$locationProvider.html5Mode(true);

切换到HTML5的路由模式，主要用于避免url地址中包含#而引发的问题。

1.HashChange

1.1 原理

HTML页面中通过锚点定位原理可进行无刷新跳转，触发后url地址中会多出# + 'XXX'的部分，同时在全局的window对象上触发hashChange事件，这样在页面锚点哈希改变为某个预设值的时候，通过代码触发对应的页面DOM改变，就可以实现基本的路由了,基于锚点哈希的路由比较直观，也是一般前端路由插件中最常用的方式。

1.2 应用

下面通过一个实例看一下,当点击angularjs的连接时，可以看到控制台打印出了相应的信息。

2.HTML5 HistoryAPI

2.1 原理

HTML5的History API为浏览器的全局history对象增加的扩展方法。一般用来解决ajax请求无法通过回退按钮回到请求前状态的问题。

在HTML4中，已经支持window.history对象来控制页面历史记录跳转，常用的方法包括：

history.forward(); //在历史记录中前进一步
history.back(); //在历史记录中后退一步
history.go(n): //在历史记录中跳转n步骤，n=0为刷新本页,n=-1为后退一页。

在HTML5中，window.history对象得到了扩展，新增的API包括：

history.pushState(data[,title][,url]);//向历史记录中追加一条记录
history.replaceState(data[,title][,url]);//替换当前页在历史记录中的信息。
history.state;//是一个属性，可以得到当前页的state信息。
window.onpopstate;//是一个事件，在点击浏览器后退按钮或js调用forward()、back()、go()时触发。监听函数中可传入一个event对象，event.state即为通过pushState()或replaceState()方法传入的data参数。

2.2 应用

浏览器访问一个页面时，当前地址的状态信息会被压入历史栈,当调用history.pushState()方法向历史栈中压入一个新的state后，历史栈顶部的指针是指向新的state的。可以将其作用简单理解为 假装已经修改了url地址并进行了跳转 ,除非用户点击了浏览器的前进,回退,或是显式调用HTML4中的操作历史栈的方法，否则不会触发全局的popstate事件。

在下面的示例中，点击导航按钮，可以看到url地址栏发生了变化，且控制台打印出了响应的信息。

3.hash 和 history API对比

对比	hash路由	History API 路由
url字符串	丑	正常
命名限制	通常只能在同一个`document`下进行改变	url地址可以自己来定义，只要是同一个域名下都可以，自由度更大
url地址变更	会改变	可以改变，也可以不改变
状态保存	无内置方法，需要另行保存页面的状态信息	将页面信息压入历史栈时可以附带自定义的信息
参数传递能力	受到url总长度的限制，	将页面信息压入历史栈时可以附带自定义的信息
实用性	可直接使用	通常服务端需要修改代码以配合实现
兼容性	IE8以上	IE10以上

三.亲手造一个简单的前端路由插件

造轮子,不是为了把它装在你的车上，而是当你在荒郊野外开车而轮子出了问题时多一种选择。

接下来就自己动手实现一个前端路由的插件吧~

3.1基于Hash的前端路由插件`myHashRouter.js`

我们希望实现的功能是:

1.引入MyHashRouter.js库
2.通过when()方法来定义若干不同的路由状态
3.通过init()方法启动路由功能
4.通过点击导航实现前端路由切换

首先编写js骨架，如图所示:

;(function() {

    function Router() {

        //记录路由的跳转历史

        this.historyStack = [];

        //记录已注册的路由信息

        this.registeredRouter = [];

        //路由匹配失败时跳转项

        this.otherwiseRouter = {

            path: '/',

            content: 'home page'

        }

    }

    /*

     * 启动路由功能

     */

    Router.prototype.init = function() {

    }

     /*

     * 绑定window.onhashchange事件的回调函数

     */

    Router.prototype._bindEvents = function() {

    }

    /**

     * 路由注册方法

     */

    Router.prototype.when = function(path, content) {

    }

    /**

     * 判断新添加的路由是否已存在

     */

    Router.prototype._hasThisRouter = function(path) {

    }

    /**

     * 路由不存在时的指定地址

     */

    Router.prototype.otherwise = function(path, content) {

    }

    /**

     * 路由跳转方法，主动调用时可用于跳转路由

     */

    Router.prototype.go = function(topath) {

    }

    /**

     * 用于将对应路由信息渲染至页面,实现路由切换

     */

    Router.prototype.render = function (content) {

    }

    var router = new Router();

    //将接口暴露至全局

    window.$router = router;

})();

完成了路由插件的编写后，我们在demo中引入该库，然后使用when()方法注册几个路由地址，再使用init()方法启动路由，脚本部分代码如下：

效果：

运行附件中的router-demo-hash.html,点击导航按钮，即可看到url地址栏以及内容区域同步更改。

3.2基于History API的前端路由插件`myHistoryRouter.js`

由于History API不支持低于IE10以下版本的浏览器（其他大多数现代浏览器基本都支持）,所以我们在init()方法启动时先进行可用性判断，基本代码框架与基于Hash的路由插件一致。每个方法的实现并不难写，这里不再赘述，笔者自己的代码实现放在附件myHashRouter.js中，水平有限，仅供参考。

3.3集成说明

为方便理解，本例中将两种模式分开编写，如果是插件库的开发，可以模仿ui-router增加一个html5mode()的方法,在init()方法启动路由时，根据所传的参数生成不同的路由插件的单例，也就是我们常说的工厂模式来实现即可。

四.后记

造车轮是一个很好的学习方式，虽然自己造的车轮很简陋，但是对于理解工具的底层原理却很有帮助。
本例只是编写了一个路由工具的基本骨架，真正的路由工具还需要做很多功能扩展，个别功能的复杂度也会很高，例如路径的正则匹配,懒加载,组合视图,嵌套视图,路由动画等等，有兴趣的小伙伴可以在本例提供的框架上进行学习扩展。
附件说明：
- index_h5history.html —— history API基本用法演示demo
- index_hashchange.html —— hashchange基本用法演示demo
- router-demo-hash.html —— 引用了myHashRouter.js的demo
- myHashRouter.js —— 自己开发的基于hash简易路由插件
- router-demo-hash.html —— 引用了myHashRouter.js的demo
- myHistoryRouter.js —— 自己开发的基于historyAPI的简易路由插件
- router-demo-history.html —— 引用了myHistoryRouter.js的demo